Brücken in der Technikgeschichte. The Iron Bridge, The Golden Gate Bridge und mehr

Inhaltsverzeichnis.

- Einleitung

- 235 Years the Iron Bridge und eiserne Brücken.

- The Golden Gate Bridge.

- Brückenlegende der Golden Gate Bridge.

- Chronik zur Entwicklung alter Stähle und Stahlbauweisen von Brücken

- Chronik zur Entwicklung der Herstellung von Eisen und Stahl

- Auswahl der bedeutendsten, imposantesten und schönsten Brücken.

- Bogenbrücken.

- Die Brücke von Alcántara.

- Kintai-Brücke.

- Arlington-Memorial-Brücke.

- The Iron Bridge.

- Karlsbrücke.

- Seufzerbrücke.

- Leonardobrücke.

- Pont du Gard.

- Göltzschtalbrücke.

- Pushkinskij Bridge.

- Lu-Pu-Brücke.

- Mathematische Brücke.

- New-River-George-Brücke.

- Kalogeriko-Brücke.

- Pulteney-Brücke.

- Rialto-Brücke.

- Navajo-Brücken.

- Sydney Harbour Bridge.

- Stari-Most-Brücke.

- Storstrøm-Brücke.

- Zhaozhou-Brücke.

- Garabit-Viadukt.

- Humber-Flussbrücke.

- Viadukt.

- Lethbridge-Viadukt.

- Wellenbogenbrücke.

- Juscelino-Kubitschek-Brücke.

- Aquädukte.

- Drehaquädukt Barton.

- Kanalbrücke.

- Pontcysyllte-Aquädukt.

- Überdachte Brücke .

- Cogan-House-Covered-Brücke.

- Tunnelbrücke .

- Chesapeake-Bay-Tunnelbrücke.

- Seilbrücke.

- Carrick-a-Rede-Seilbrücke.

- Gerüstbrücken .

- Bollman-Gerüst-Eisenbahnbrücke.

- Auckland-Harbour-Brücke.

- Hängebrücken .

- Capilano-Hängebrücke.

- Bosporus-Brücke.

- Verrazano-Narrows-Brücke.

- Akashi-Kaikyo-Brücke.

- Brooklyn Bridge.

- Clifton-Hängebrücke.

- Georg-Washington-Brücke.

- Storebæltsbroen Bridge.

- Golden Gate Bridge.

- Széchenyi-Kettenbrücke.

- Humber Bridge

Inhaltsverzeichnis.

- Tsing-Ma-Brücke.

- Millennium-Fußgängerbrücke.

- Tacoma-Narrows-Brücken.

- Kippbrücke .

- Gateshead Millennium Bridge.

- Schwebefähre Brücke .

- Schwebefähre Brücke Middlesbrough.

- Zugbandbrücke .

- Essing-Brücke.

- Auslegerbrücken .

- Forth-Brücke.

- Blaues Wunder.

- Pierre-Pflimlin-Brücke.

- Story-Brücke.

- Stahlrohrbrücke .

- Conwy Railway Bridge.

- Drum Brücke .

- Moon Bridge.

- Schrägseilbrücken .

- Willemsbrücke.

- Normandie-Brücke - Pont de Normandie.

- Guadiana-Brücke.

- Millau-Viadukt - Viaduc de Millau – Brücke von Millau.

- Nanpu-Brücke.

- Novy Most - Neue Brücke.

- Brücke der Einheit - Unity Bridge.

- Harilaos-Trikoupis-Brücke.

- Tatara-Brücke.

- Rama-VIII.-Brücke.

- Frauenbrücke.

- Alamillo-Brücke.

- Esplanade-Riel-Brücke.

- South-Quay-Fußgängerbrücke.

- Gerüst-Klappbrücke .

- Salmon-Bay-Brücke.

- Seil-Klappbrücke .

- Erasmusbrücke.

- Hänge-Klappbrücke .

- Tower Bridge.

- Schrägseilbrücken / Viadukte .

- Hangzhou Wan Daqiao.

- Øresund-Brücke.

- Sunshine-Skyway-Brücke.

- Donghai-Brücke.

- Städte mit vielen Brücken.

- Andere Statistiken zur Anzahl von Brücken.

- Brückenrekorde. Die höchste Brücke, Balkenbrücke, der höchste Brückenpfeiler.

- Die längsten Brücken.

- Brückenrekorde - Die größten Gesamtlängen von Brücken der Welt.

- Liste der elf Hängebrücken der Welt mit der längsten Mittelspannweite.

- Liste der elf Bogenbrücken der Welt mit der größten Spannweite.

- Brückenrekorde. Die größten Spannweiten von Balkenbrücken.

- Brückenrekorde. Die größten Spannweiten von Schrägseilbrücken und von Auslegerbrücken.

- Brückenrekorde - Die größten Spannweiten von Bogenbrücken.

- Fachwerkbrücken: Die bedeutendsten Bauwerke dieser Kategorie.

- Eine Chronologie zu den größten Brückenspannweiten.

- Zeittafel zur Chronologie der Brückenbautechnik.

- Die recherchierte, zitierte und benutzte Literatur.

- Die meistverwendeten Abkürzungen.

- Vita des Autors.

- Die Veröffentlichungen des Autors.

- Abstract.

Einleitung.

Im Beitrag werden ausgewählte Bauwerke, die der Definition nach DIN 1076 [1] Brücken sind, behandelt, nämlich:

„Brücken sind Überführungen eines Verkehrsweges über einen anderen Verkehrsweg, über ein Gewässer oder tiefer liegendes Gelände, wenn ihre lichte Weite rechtwinklig zwischen den Widerlagern gemessen 2,00 m oder mehr beträgt“

beziehungsweise nach [2] [ … ] „im Weitesten Sinne jedes über ein fließendes oder stehendes Wasser, über ein weites oder enges Thal oder über beide zugleich führendes Verbindungsbauwerk von Fuß- und Fahrwegen, Straßen, Eisenbahnen, Wasserleitungen und Schifffahrtskanälen, wonach man Durchlässe, Strombrücken, Wegebrücken, Viadukte, Aquädukte und Kanalbrücken unterscheidet“

oder, die der Brückendefinition in Wikipedia [3] gehorchen:

„Eine Brücke ist ein Bauwerk zum Überspannen von Hindernissen beziehungsweise zum Führen von Verkehrswegen (wie Straßen, Bahnlinien, Geh- und Radwegen, Wasserstraßen, Rollbahnen für Flugzeuge, Querungen für Wildtiere) oder Versorgungseinrichtungen (wie Rohrleitungen, Transportbänder). [ … ] Die zu überspannenden Hindernisse sind natürlicher Art (wie Flüsse, Meerengen, Schluchten) oder künstlich angelegt (wie Straßen, Autobahnen, Eisenbahnstrecken, Wasserstraßen).“

Da diese den Definitionen entsprechenden Bauwerke, ein wichtiger Teil der Infrastruktur sind, dazu einen hohen Anteil bei der Realisierung von Verkehrsprojekten einnehmen, ihr Bauen eng mit dem jeweiligen Wissensstand und vorhandenen Material der Epochen zusammenhängen, wird im Beitrag besonderer Blick sowohl auf eiserne Brücken, wie auf 235 Years the Iron Bridge, die Golden Gate Bridge, wie auch auf andere Brückenbaumaterialien gerichtet. Ebenso spielen Brückenrekorde sowie bedeutende, imposante und schöne Brücken eine wichtige Rolle.

Da Brücken und Viadukte zu den beachtlichsten Leistungen der Menschheit gehören [4], richtet das Buch den Fokus auf die längsten, höchsten, beeindruckendsten Brücken und Viadukte der Welt. Aus diesem Grunde sind sowohl eine Zeittafel zur Chronologie der Brückenbautechnik wie auch eine Chronik zur Entwicklung alter Stähle und Stahlbauweisen von Brücken an Hand der Fachliteratur erarbeitet worden. Die Chronik gibt einen Überblick ab dem Jahr 1709 zur Herstellung des Eisens, der ersten Stähle aus der Zeit der industriellen Revolution sowie der kapitalistischen Fabrikproduktion. Angesprochen werden auch deren Anwendung, Prüfung und Entwicklung, ihr technologischer Fortschritt, nebst ihrer sich wandelnden Lieferbedingungen.. Außerdem beinhaltet der historische Abriss viele Daten, Fakten, Thesen sowie Erläuterungen, charakteristische Ereignisse aus der Geschichte von Eisen und Stahl, unter Berücksichtigung der im FB 271 der BAM [5] akribisch erfassten weltweiten und deutschen Brückenbauten.

235 Years the Iron Bridge und eiserne Brücken.

Brücken haben eine fast ebenso lange Geschichte wie die Menschheit selbst. Holz, Lianen und Stein waren die ersten Baustoffe für den Brückenbau, heutzutage werden dafür hauptsächlich die Materialien Stahl und Beton eingesetzt. Eisen soll aber auch bereits vor rund 2000 Jahren schon in China, Tibet und Nepal beim Kettenhängebrückenbau bzw. in China zwischen 58 und 75 AD für gusseiserne Brückenpfeiler von eisernen Kettenbrückenpfeilern verwendet worden sein.

Pläne, um Brücken aus Metall zu bauen, gehen auf Fausto Veranzio auch Fausti Varantii (1551-1617) – ein Diplomat, Geistlicher, Universalgelehrter, Erfinder der Republik Venedig – zurück, der in seinem 1595 in Venedig erschienenen Werk „Machinae novae Favsti Verantii siceni“ bereits die Zeichnung einer eisernen Kettenbrücke und auch einer Bogenbrücke aus Glockenspeise bringt.

Ausgang nimmt der Eisenbrückenbau in England, dem Mutterland der industriellen Revolution, wo 1741 bei Winch (Durham) ein Kettensteig von 21 Metern Länge und 60 Zentimeter Breite mit nur einem einseitigen Geländer über den Tees errichtet wurde. Als erste Eisenbrücke der Welt gilt die vor genau 235 Jahren geschaffene „Ironbridge“ (auch: „The Iron Bridge“), welche vom Konstruktionstyp eine Bogenbrücke und von der Funktion bzw. Nutzung eine Straßenbrücke ist und noch den Status Nutzung hat [1].

Noch heute steht die zum Ortsnamen gewordene Eisenbrücke über dem Severn, die 1779 das Signal gab, Gußeisen als neues Baumaterial für den Brückenbau zu verwenden. Aus der Erkenntnis heraus, dass dieses harte, spröde Material großen Druck ertragen kann, beschlossen Richard Reynolds (1735 bis 1816) und Abraham Darby III. (1750 bis 1791) [2], die Coalbrook-Company in der dritten Generation führten, den Severn zwischen Coalbrookdale und Broseley in Shropshire (England) mit einer Eisenbrücke zu überspannen. Architekt war Thomas Farnolls Pritchard (1723 bis 1777) [Structurae, 15.10.1014]. Unter Leitung von Thomas Gregory wurden im Werk Madley in Coalbrookdale in den Jahren 1777 bis 1778 die zehn Rippenteile mit je 5.500 Kilogramm Masse sowie die Platten der 7,2 Meter breiten Fahrbahn, das Geländer und die Ständer der Brücke wurden vor dem Bauwerk im Herdguss angefertigt. Zusammengengefügt überspannt sie 30,4 Meter, ihre Bauzeit betrug nur drei Monate. Eingeweiht wurde diese gusseiserne Brücke mit einer Masse von 380 Tonnen am Neujahrstag 1779. Die „Iron Bridge“ gehört mit zu den Bauwerken, die von der ASCE1) in die List of International Historic Civil Engineering Landmarks auf Platz 77 aufgenommen wurde. In der Liste der geschichtlichen Meilensteine der Ingenieurbaukunst steht sie seit 1979 [3] [4]. Ein verkleinertes Ebenbild dieser Brücke mit acht Metern Spannweite entstand im Wörlitzer Park etwa 1800 [5].

England hat auch die größte gusseiserne Brücke. Es ist die von dem schottischen Bauingenieur John Rennie (1761 bis 1821) von 1814 bis 1819 in London über die Themse gebaute fünfbogige 197,5 Meter lange Southwark-Brücke (Bestand von 1819 bis 19131)), wovon der mittlere Bogen mit 73 Metern als größte Spannweite aller jemals aus Gusseisen gebaute gilt. In Deutschland und dem europäischen Kontinent entstand die erste Gußeisenbrücke über das Stiegauer Wasser2) (pol.: Stregomka) bei Laasan (pol.: Łażany), nahe Schweidnitz (pol.: Swidnica) mit dreizehn Metern Spannweite [3], und um 1800 wurden ebenso in Berlin eine Vielzahl solcher Brücken errichtet, so u.a. auch die 1797 gebaute bekannte nur zwölf Schritt lange „Eiserne Brücke“ (die so genannte „Kupfergrabenbrücke“) hinter dem Mehlhaus, welche eine aus dem 17. Jahrhundert stammende und da die Spree überquerende Holzbrücke ablöste. Hergestellt wurden die Brückenteile (ein etwa zwölf Meter langer Bogen, das Tragwerk und Geländer) im preußisch-königlichen Eisenhüttenwerk Malapane, der ersten staatlichen Eisenhütte Oberschlesiens. Aufgrund ihrer Sprödanfälligkeit wurde sie 1825 unter Beibehaltung ihres Namens durch eine dreifeldrige Sandsteinbrücke abgelöst. Auch die heutige vierte dortige 1914-1916 entstandene einbogige Brücke hat diesen Baudenkmalsnamen [4], [5].

Von Bedeutung waren von Thomas Telford3) (1757 bis 1834), dem bedeutenden britischen Baumeister und ersten Präsidenten der Institution of Civil Engineers (1820), FRZ (1827), nicht nur die wegbereitenden Leistungen für die Herausbildung der Materialprüfung, sondern auch die Pionierarbeiten bei der Konstruktion und dem Bau von Brücken [6], [7], [8].

Beim Bau einer Kanalüberführung des Tern bei Shrewsbury (West Midlands, England) war es, der 1795 erstmals dafür auch einen gusseisernen Trog von 60 m Länge, der auf Gußeisensäulen gelagert war, verwendete. Solche Konstruktionen setzte er auch zur Verbindung von Hersy, Dee und Severn ein, nämlich die 1803 geschaffenen Aquädukte von 120 m bzw. 300 m [1].

Dass Eisen nicht nur ein Werkstoff aus den Anfängen des eisernen Brückenbaus ist, bezeugt u.a. die 1873 in Peru mit einer Gesamtlänge von 175 Metern und einer Höhe von 83 Metern für die bis 2006 mit der höchsten Eisenbahn-Überquerung in 4.428 m und zur Querung von Rio Carrión auf der Strecke der Ferrocarril Central Andino von Lima durch das Tal des Rio Rimac nach La Oroya und weiter nach Huancayo zwischen den Orten San Bartolome und San Jeronimo de Surco am Kilometer 84,4 in einer Höhe 1.800 Metern ü.M. über die Schlucht von Verrugas fertiggestellte schmiedeeiserne Verrugas-Brücke (span.: Viaducto de Verrugas, heute häufiger: Puente Carrión) und ihre zwei Nachfolgerinnen, die 1890 und 1937 in Betrieb genommenen Eisenbahnbrücken. Erstere war eine Auslegerbrücke und die Letztere ist eine 218 Meter lange Fachwerkbrücke mit ca. 80 Meter lichte Höhe.

Mit den Fortschritten in der Herstellung und Verarbeitung des Schmiedeeisens setzte sich dieses auch im Brückenbau durch. Wegbereiter dafür war auch wiederum Thomas Telford, der 1826 eine Kettenbrücke mit Türmen aus Schmiedeeisen über den Menai mit der Spannweite von 167 Metern schuf.

Zu den Pionieren des englischen Brückenbaus zählen auch Georg Stephenson (1781 bis 1848) und sein Sohn Robert (1803 bis 1859, die weithin im Lokomotiven- und Eisenbahnstreckenbau erfolgreich waren. Als die bedeutendste Brücke von Robert Stephenson gilt die von ihm 1846 bis 1850 nach dem Kastenprinzip gebaute „Britannia-Brücke“ über die Menai-Straße mit zwei Hauptfeldern von je 142 Metern Stützweite, wobei der über vier Felder durchlaufende kastenförmige doppelte Hohlträger 9 Meter hoch und 4.40 Meter breit war. Verdrängt wurde diese Bauart durch die um 1840 von Thomas Telford entworfenen Gitterbrücken, aber auch die kurz danach aufkommenden Balkenbrücken. Letztere Bauart benutzte der Schotte William Arrol (1839 bis 1913) beim Bau der zweiten Tay-Brücke. Diese Bauweise wurde von ihm auch bei der Errichtung der Firth-of-Forth-Brücke bei Queensferry mit ihren zwei Durchfahrtsöffnungen von je 521 Metern in den Jahren 1883 bis 1890 angewandt. Sie wird auch heute noch in der ganzen Welt in den verschiedensten Ausführungen verwendet.

Wurden die Brücken bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts nach dem klassischen Verbindern des antiken Roms gebaut, so brachte die Begründung des Flussstahlalters 1855 durch Henry Bessemer (1813 bis 1898) – besonders nach seinem großen Erfolg auf der 3. Weltausstellung 1862 in London – aber auch nach den Entwicklungen der Flussstahlgewinnungsverfahren, dem Siemens-Martin-Verfahren (1864) sowie dem Thomas-Verfahren (1878/79) – völlig andere Brückensysteme hervor. Vom traditionellen Bogen und Balken führte der Weg über Flächentragwerke bis hin zu den räumlichen Tragsystemen der Hänge- und Schrägseilbrücken.

Neben den neuen Eisenwerkstoffen waren es auch die enormen Fortschritte in den Technikwissenschaften, die erst die Realisierung vieler Brückenkonstruktionen ermöglichten. Einen besonderen Beitrag dabei lieferte der Schöpfer der Baustatik Henri Navier (1785 bis 1836) von der Ecole des Ponts et Chausées – der mit seiner „Anpirschen Hypothese“ die Grundlage der Biegetheorie entwickelte, womit ab 1823 eine genaue Berechnungsgrundlage für das Tragverhalten der Hängebrücken sowie auch deren vertikaler wie auch horizontaler Schwingungen existierten.

Als Nestor des deutschen Brückenbaus in Eisen gilt Friedrich August von Pauli (1802 bis 1883). der seit 1840 Professor an der polytechnischen Schule München war. Er entwickelte 1856 ein besonderes Brückensystem, den „Paulischen Träger“ – ein Brückenfachwerk mit einer Öffnung, bei dem alle Gurtungsstäbe gleiche Beanspruchung erleiden und daher gleiche Querschnitte erhalten. Erste Ausführungen dieses Systems, wo sich beide Gurtungen in den Auflagern als Segment- bzw. Fischbauch- oder Linsenträger treffen, waren die 1857 fertiggestellte Eisenbahnbrücke über die Isar bei Großhesselohe und die Rheinbrücke bei Mainz aus dem Jahre 1862. Als Bauleiter fungierte da der junge Ingenieur Heinrich Gerber (1832 bis 1912), der ebenfalls zu den Altmeistern des deutschen Eisenbrückenbaus zählt. Er, der seit 1858 die Brückenbauabteilung von Cramer-Klett in Nürnberg leitete, 1873 deren Direktor und 1884 Beirat der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg wurde, stellte nicht nur für die Berechnung eiserner Brücken neue Regeln auf, sondern erfand die Träger mit freischwebenden Stützen und das „Gerbergelenk“ für Eisenbauten 1866. Als erste Fachwerkbrücke mit „Gerber-Trägern“ wurde 1867 die Straßenbrücke über den Main bei Haßfurt mit 130 Metern Spannweite gebaut. Zu den bedeutendsten Brücken dieser Art gehören die bereits erwähnte 2.468 Meter lange Brücke über den Firth-of-Forth, die 1895 geschaffene Eisenbahnbrücke von Cernavodă in der historischen Region Dobrudscha Kreis Constanţa (Rumänien) mit einem Mittelfeld von 190 Metern und einer Gesamtlänge von 4.088 Metern sowie auch die 1917 erbaute Quebec-Brücke über den St. Lorenz in Kanada mit einer Mittelöffnung von 549 Metern sowie die 1943 in Indien errichtete Howrah-Brücke mit 457 Metern Mittelfeldöffnung.

Bei der Nennung von Namen, die sich um die Entwicklung des Eisenbrückenbaus besonders im 19. Jahrhundert verdient gemacht haben, dürfen weder Karl Culmann (1821 bis 1881) noch Johann Carl Wilhelm Gottfried Lentze (1801 bis 1855) ausgelassen werden. Mehr oder minder große Beiträge sowohl für den Eisen- wie auch Eisenbrückenbau als auch der Materialprüfung für den Eisenbahnbau (Lokomotiven, Gleisanlagen, Brücken) leisteten aber auch Ludwig Werder (1808 bis 1885) mit seiner 1852 geschaffenen und nach ihm benannten „Werderschen Materialprüfmaschine“ und August Wöhler (1819 bis 1914) mit der Durchführung von Dauerversuchen ab 1856.

Besondere Beiträge besonders nach 1870 leisteten Johann Bauschinger (1834 bis 1893) in München, Adolf Martens (1850 bis 1914) – der Begründer der wissenschaftlichen Metallographie sowie Nestor der mechanischen Materialprüfung – und Emil Heyn (1867 bis 1922) – dem Begründer der Metallkunde - in Berlin, Carl von Bach (1847 bis 1931) in Stuttgart, Ludwig von Tetmajer (1850 bis 1905) in Zürich.

Eine Entwicklung des 20. Jahrhunderts sind die Blechträgerbrücken mit „orthotroper“ Fahrbahn mit Spannweiten bis 300 Metern. Gegenüber Fachwerkbrücken reduziert sich dabei die verarbeitete Masse an Stahl um über ein Drittel. Dieser Brückenbau konnte sich besonders durch die Entwicklung der Schweißtechnik ab etwa 1925 herausbilden. Zu den bedeutendsten geschweißten Brücken der 30er Jahre zählt die Eisenbahnbrücke über den Strelasund zur Insel Rügen, eine Vollwandbalkenbrücke mit 10 m x 54 m Spannweite, die 1934 dem Verkehr freigegeben wurde.

Für den Brückenbau erlangte Eisen in Form von Drahtseilen besondere Bedeutung, da es sowohl die beste Möglichkeit zum Überspannen breiter Flüsse, Täler, Schluchten wie auch großer Verkehrsknotenpunkte bietet. Von einem Turm oder Mast aus mit schrägen Seilen, Ketten oder Stangen einen Balken zusätzlich abzufangen. Diese Lösung wurde bereits 1615 von Varantii dargestellt bzw. 1784 beschrieben von dem deutschen Konstrukteur und Erfinder Carl Immanuel Löscher (1750 bis 1830), aber gebaut wurde eine solche eiserne Brücke erstmals 1817 in England mit einer Stützweite von 34 Metern.

Vom Deutsch-Amerikaner Johann August Roebling (1806 bis 1869) wurde 1840 in Pittsburgh die erste Eisenbahnbrücke mit größerer Spannweite geschaffen. Von ihm stammt auch die erste 1851 über den Niagara mit einer Spannweite von 250 Metern geschaffene Eisenbahnbrücke, wobei die Hauptseile einen Durchmesser 160 Millimetern hatten. Im Jahre 1869 begann er auch mit dem Bau der 1.833,68 Meter langen und 25,91 Meter breiten East-River-Brücke in New York von schon 480,30 m bzw. 480 m Spannweite und Stahlseilen von 400 mm Durchmesser, vollendet hat diesen Brückenbau sein Washington im Jahre 1883.

Mit dem Aufbau der wissenschaftlichen Stahlforschung, ausgehend von Eduard Maurer (1886 bis 1969) im Jahre 1912, aber besonders auch mit dem Ausbau der modernen Berechnungs-, Fertigungs- und Montageverfahren entstand eine Vielfalt von Varianten der Schrägseilbrücken.

Konstruktiv sind diese Brücken so ausgeführt, dass die gradlinigen schlanken Balken durch Seilabspannung in Form von einem Büschel, Fächer, Stern, einer Harfe oder Mehrfachabspannung mit ein- oder zweiseitiger Pylonenanordnung gehalten werden.

So entstanden auch die Brücken der Superlative, wozu u.a. die 1932 fertiggestellte Georg-Washington-Bridge über den Hudson bei New York mit einer Spannweite von 1.067 Metern sowie die 1964 in New York, als 60. Brücke dieser Stadt, dem Verkehr übergebene Verrazano-Narrows-Brücke. Sie hat eine Gesamtlänge von 2.033 Metern und eine Mittelöffnung von 1.295 Metern, ihre Pylonen ragen 210 Meter über den Wasserspiegel bzw. reichen 70 Meter darunter. Verarbeitet wurden für diese Brücke 175.000 Tonnen Stahl, 600.000 Kubikmeter Beton, 26.108 fingerdicke Einzelkabel mit einer Gesamtlänge von 230.000 Kilometern und 41.000 Tonnen Gesamtmasse für vier 1.000 Millimeter dicke, 3.000 Meter lange Hauptkabel.

Rekordhalter unter den Hängebrücken ist gegenwärtig (Stand: Juli 2013 [1]) die Akashi-Kaikyō-Brücke (dt.: große Brücke der Akashi-Meerenge) in Japan, eine sechsspurige Autobahn-Hängebrücke aus dem Jahre 1998, die benannt wurde nach der Wasserstraße von Akashi, welche eine längste Stützweite von 1.991 Metern, Gesamtlänge von 3.911 Metern und lichte Höhe von 65 Metern hat. Von ihr wird der Stadtbezirk Tarumi-ku von Kōbe auf der japanischen Hauptinsel Honshū mit der Stadt Awaji auf der südlich gelegenen Insel Awaji-shima, größte Insel des Seto-Innlandsees, verbunden [2].

Da die Gebrauchseigenschaften des Konstruktionswerkstoffs Stahl eine ständige Erweiterung durch die Werkstoffwissenschaften erhalten, sind Brückenspannweiten auch von über 2.000 Metern wohl nicht mehr nur eine Utopie bzw. ein „Achtes Weltwunder“ am Anfang des 3. Jahrtausends. Beispielgebend ist dabei, dass mit der Werkstoffforschung erreicht wurde, dass der spezifische Eisen-Einsatzfaktor von 125 Tonnen je Meter Brückenspannweite sich in 235 Jahren mehr als verfünfzigfacht hat [3].

The Golden Gate Bridge [1].

Hängebrücken, die Königen der Brücken, haben Tradition. Zeitlos schön, imposant kühn ist die fast 78 Jahre alte, vom 5. Januar 1933 bis zum 19. April 1937 errichtete, 2.737 Meter lange Golden Gate Bridge (City and County of San Francisco) aus 83.000 Tonnen Stahl, 200.000 Kubikmeter Transportbeton und 200.000 Liter Farbe.

Eingeweiht wurde diese anmutige Seilhängebrücke am 27. Mai 1937, dem „Pedestrain Day“, durch Zerschneiden einer Kette und 200 000 Feiernde. Tags darauf, dem „Car Day“, „exactly 12.00 noon clock“ nach einem Telesignal des US-Präsidenten Franklin Delano Roosevelt (1882-1945) aus dem Weißen Haus, begann der Verkehr mit einer Geschwindigkeit bis 45 mph und 32 300 Autos. Heute sind es täglich 120.000, jährlich 50 Mio. und 10 Mio. Fußgänger und Radler. „The one billionth car“ befuhr die Brücke am 22. Februar 1985. Ihren 50. Geburtstag begingen 800.000 Besucher, bis 250.000 waren dabei gleichzeitig auf der Brücke, wobei der Brückenträger gefahrlos verflachte.

Mit 1.280,2 m Stützweite, 75 m über dem Bay Gate, zwei 342,6-m-Seitenöffnungen, 144,8 m Kabeldurchhang, definiert durch ein Pfeilverhältnis f : 1 = 1 : 1,85, ein 97-m-Bogenbrückenteil über Fort Point National Historic Site und einem 290-m-Fachwerk war sie bis 21. November 1964 zur Eröffnung der Verrazano Narrows Bridge mit 1.298 m Spannweite (SPW) die längste rückverankerte echte Seilhängebrücke. Mit vollendetem Art-Déco-Design begeistert sie an der Golden Gate Strait. Dazu symbolisiert sie Einwanderern Neuanfang, Unternehmen Möglichkeiten, Glücksrittern Chancen, zugleich auch Akzeptanz für Lage, Gestalt, Farbe und Zweck.

Nach Farbproben in Gold, Grau, Silber wurde sie im vom amerikanischen Architekten Irving Forster Morrow (1884-1952) kreierten, patentierten International-Orange Wahrzeichen der Bay Area und USA. Ihr Wert liegt im Überspannen der 1.610 Meter breiten, bis 115 Meter tiefen Buchteinfahrt Golden Gate, die 1846 von Captain John Charles Frémont (1813-1890) ihren Namen erhielt.

Vater der Brückenidee sind der 1848er-Goldfund des Schweizers Johann August Sutter (1803-1880) bei Sacramento, der mit dem Amerikaner James Wilson Marshall (1810-1885) initiierte „gold rush“, überlastete Bay-Area-Fähren, der San-Francisco-Boom, die Roaring Twenties.

Einen vagen Plan gab es bereits 1870 vom Gründer und Direktor der Central Pacific Railroad Company of California, Charles Crocker (1822-1888). Evidenter war 1916 der von James Hepburn Wilkins (1852-1934), ein Statiker, Redakteur und Herausgeber des SF-Call-Bulletins. Seine Brücke mit 900 m SPW und 100 Mio. $ Etat galt als zu unpräzise und zu teuer. Trotz Bedenken wegen der Wassertiefe, der Windstärke, der Erdbebengefahr und der hohen Kosten war von der Pacific Gate Bridge 1917 nur der deutsch-amerikanische Bauingenieur Joseph Baermann Strauss (1870-1938), der fast 400 Spannweiten entworfen hatte, überzeugt.

Aus seiner Ansicht folgte 1921 ein erster Entwurf, eine über 2 km lange Brücke, die der Railroad-Bridge „Firth of Forth“ (1890) ähnelte. Dieser sah eine Kabelhängebrücke von 805 m Mittelspannweite mit zwei 410-m-Seitenspannweiten mit 210-m-Kragarmen vor, wurde aber intuitiv abgelehnt. Mit dem Bridge-Gesetz vom 25. Mai 1923 kam es zum Aufgebot für die Golden Gate Bridge (GGB), aber auch zum harten Projektranking.

Beteiligte waren der lettisch-amerikanischer Brückenbauer Leon Solomon Moisseiff (1872-1943) mit einer Brücke (1925), die der gebauten nahekommt, der dominante Projektant Charles Alton Ellis (1876-1949), sein Nachfolger Clifford E. Paine (1888-1983). Chief Engineer wurde 1928 aber der ehrgeizige, sicherheitsbewusste, mit starkem Ego versehene Strauss mit „I think I can, and indeed for much less“, der mit seiner Engineering Corporation, des schweizerisch-amerikanischen Architekten Othmar Hermann Ammann (1879-1965), Charles Derleth jr. (1874-1956), Member of the Board of Consulting Engineers the GGB, am 27. August 1930 die “blue prints” vorlegte. Für sie votierten Gerichte, Ministry of War, die Bevölkerung durch das Argument: “Bridge against unemployment”.

Der Bauherr, der Golden Gate Bridge and Highway District, legitimierte sie mit ihren aus 1.200. 000 Nieten zu zwei 227,4 m hohen, dreifach gestuften 22.000-t-Vielzellenpylonen, die auf 19 gefügten 127-mm-Stahlplatten arretiert sind, zu errichten. Unter Bedacht des Baynebels und durch die gewählten 107 cm

- 107 cm

- 2,2 cm Hohlkastenzellen (15
- 9 St. an der Basis, abgestuft auf 7
- 3 St. an den Spitzen) gelang es, ihr eine Spur Surrealismus zu integrieren und besondere Ästhetik zu verleihen.

Gute Materialkenntnis spricht aus dem gewählten Si-Stahlblech (innen 22 mm, außen 24 mm, σN: 13.282 N/cm2 bzw. 15.612 N/cm2) vom Fundament zur Fahrbahn (50 m) und beiden Obergeschossen (60 m) und C-Stahl (σN: 9.512/13.582 N/cm2) für die zwei über der Fahrbahn liegenden Etagen (82 m). Von reichem konstruktiven Wissen zeugen die gestalteten Zellenverbunde aus Nieten und gleichschenkligen Winkelstählen 203/16 mm. Hohen Fügestandard belegt die Zellenmontage von 60 % vorgefertigten passgenauen unteren Gruppen, wobei ihre größte 80 t wog, 13,7 m lang war, 2,14 auf 3,20 m maß. Entladen, gehoben, montiert wurde mit drei 85-t-Derricks, davon waren zwei an den Pylonen kletterfähig.

Gestalterisches Können bekunden die Pylonenstreben mit den verlängerten Zellen, die durch die Basisplatten 16 m tief in die Betonfundamente gehen, wo sie dem Stand und der Waagerechtverschiebung wegen an je 78 St. 165-mm-Dübeln am Stahlrahmen verankert sind. Beleg sind auch die Querversteifungen (Diagonalstreben unter-, Rahmenriegel oberhalb der Fahrbahn), die waagerechten 3,6 bis 4,5 m entfernten Schotten mit kreisrunden Mannlöchern innerhalb der Zellen (außer der mittigen), Nicht zuletzt die Halterung der6-spurigen, U-förmigen 18,3-m-Stahlbetonfahrbahn mit den zwei 3,35-m-Fuß- und –Fahrradwegen an 250 Paar vertikalen, rd. 15 m voneinander entfernten 4-strängigen Hängern (Ø: 73 mm) in 67,1 m über mittlerem Niedrigwasser (MNW). Jeweils 600.000 Niete halten beide GGB-Türme zusammen.

Ideal sind ihre Streben und Hauptkabel mit 27,4 m Querabstand, die für 6 t/m Last, 23 600 t je Stiel ausgelegt wurden, für Windkräfte bis >1 400 t, anteilig 44 % Turm, 30 % Kabel, 26 %

Fahrbahn. Stabilität für die auf Fels gegründeten Fundamente des Nord- und Südpylons geben die 244 Stranghalterungen an je 61 Augenstäben an vier 24 500-m3-Schwergewichtsankern. Das Nordfundament (48,7 m

- 24,4 m
- 19,8 m) und diejenigen auf dem Festland wuchsen problemlos. Herausforderung war das rd. 350 m von der Südküste entfernte Fundament (mit +13,4 m ü. MNW, A: 3 540 m2, σm im Ø 98 N/cm2, pKante rd. 206 N/cm2), bei 20 m MNW, das unter größten Erschwernissen wie Spezialsprengungen, Orkanböen bis 160 km/h, Wellen, Flut von 2,7 m bei 3,6 m/s Strömung, häufigem Nebel, mit Schutzwall, Senkkasten, Hilfsbrücken entstand.

Fürs Tragen der Brückenlast und 19 % Eigengewicht für Verkehrslast entschied man sich für zwei 927 mm parallele 61-strängige Kabel aus 27.572 kaltgezogenen, zinkgalvanisierten Stahldrähten (Nr. 6 ASWG, Ø: 4,88 mm, A: 4 %, σzul: rd. 57 kN/cm2, L: 129.000 km). Aus 55.000 Drähten gefertigt hat sie die J. A. Roebling´s Sons Co., Trenton (NJ), mittels Luftspinnen mit dem Know-how des US-Patents 4945 vom 26. Januar 1847 (Apparatus for Passing Suspension-Wires for Bridges Across Rivers) des deutschen Einwanderers John Augustus Roebling (1806-1869) aus Mühlhausen (TH), Chief Engineer der Brooklyn Bridge.

Mit angepasstem, getestetem Verfahren wurden je Takt 24 Drähte, 6-mal mehr, bei doppeltem Tempo als bei der GWB gewebt. Gewählte ungleiche Strangdrahtzahl, 30°-Drehung der Sechseckform, Litzen übereinander, lotrechte Strangseiten, freie Luftzirkulation für Temperaturgleiche gaben Hohe Querschnittstabilität, optimale Kreisannäherung, geringen Pressdruck, verminderte Strangdehnung und Vertikalverschiebung. Durch diesen optimalen Aufbau, einem 1 : 3,37-Sannweitenverhältnis, besitzt die GGB Erdbebenbalance der Magnitude M8. Schwingungen haben bei 8.4 m hin und her, 1,77 m auf und 3,3 m ab ihr Limit, Pylonenauslenkungen durch Eigengewicht mit 28.500 t Kabelzug sind mit 15,2 cm zur Küste, bei 11.500 t Last mit 55,9 cm küsten- und 45,7 cm kanalwärts begrenzt, unterstützt durch die Pfostenflächenminderung von 486 dm2 am Fuß und 251 dm2 an den Spitzen.

Halt und Bestand verdankt die GGB gegenüber Naturkräften der Sanierung, wie Verstärkung, Kabelsattelfixierung, Fundamentvorspannung, Schwinnungsreduktion und Torsionsdämpfung, Konservierung, dem Ersatz korrodierter Niete und Segmente. So wurden von 1954 bis 1955 ein unterer Querverband eingefügt, von November 1972 bis Mai 1976 alle Hängeseile ausgetauscht, von 1981 bis 1982 Erdbebensicherungsmaßnahmen ausgeführt und von November 1983 bis August 1985 erfolgte der Austausch der 180-mm-Stahlbetonfahrbahn auf 600-mm-Längsträgern durch die 16 mm orthotrope Stahltafel mit 50 mm, 20 Jahre wartungsfreie Asphaltdecke auf 747 Stück 600-mm-Trapetzlängenrippen, der Gehwege durch 325 Stück Leichtbetonteile, verbunden mit 17 % weniger Gewicht, 11.500 t geringerer Tragwerkslast. Fachleute bescheinigen ihr deshalb und der um 600 mm auf 18,9 m verbreiterten Straße eine Existenz von über 100 Jahren. Diese kühne These resultiert aus dem Fundamentausbau nach dem Loma-Prieta-Beben (M 7,1) 1989, die dem erwarteten Großbeben an der San-Andreas- und Hayword-Falte trotzen sollen. Deshalb kümmern sich heute auch 18 festangestellte Stahlbauingenieure um den Erhalt der GGB. Überdies erhalten 40 Maler mit 19.000 l/a der typischen Farbe den Stahl, die Nebelhörner, Überwachungskameras, mobilen WCs der Service-Crew in ihrer Schönheit, ihre Notrufsäulen aber in leuchtendem Gelb. All dies bedarf einer Maut: PKW (2 Achsen) kosten vom Norden zur City 5 $ (FasTrak1)), 6 $ (Cash), bei drei Personen in den Rush hours2), bei Fahrradfahrern und Fußgängern entfällt sie.

Diese Brücke entstand durch die Works Progress Administration nach dem „Black Thursday“ (24. Oktober 1929). Ihren Namen bekam sie prompt mit der Illusion vom „City Engineer“ San Franciscos, dem Iren Michael Maurice OʼShaughnessy (1864-1934).

Zur Chronik gehört auch: Trotz hoher Sicherheit gab es beim Bau elf Tote, 19 Arbeiter rettete ein 15-cm-Manilamaschennetz zu Half-Way-to-Hell-Club-Members. Um Verkehrsunfälle sowie andere Rechtsverstöße wie auch Touristen und Lebensmüde kümmert sich eine eigene Brückenpolizei, denn die GGB war für über 1.300 Lebensmüde bisher ein Magnet. Ihren Suizid starteten die Selbstmörder nahezu immer auf der Ostseite mit Blick auf San Francisco.

Legende ist, ihr letzter Niet war aus Gold, der unauffindbar ins Wasser fiel. Realer schrieb Ingenieur Strauss: „Es brauchte 20 Jahre und 200 Mio. Worte, die Leute vom Nutzen der Brücke zu überzeugen, aber nur vier Jahre und 35 Mio. $, sie zu bauen“, und dank präziser Logistik schuf Strauss die GGB in 52 Monaten.

Die Golden Gate Bridge ist mit ihrem markanten und übrigens patentierten „Zinnoberrot-„ oder „International Orange-Anstrich“, ihrer Länge von 2.737 m und Spannweite von 1.280 m das Wahrzeichen der gesamten Bay Area und für viele, neben der am 28 Oktober 1886 eingeweihten New Yorker Freiheitsstatue, die seit 1924 Teil der Statue of Liberty National Monument und 1984 Weltkulturerbe der UNESCO ist, das Sinnbild der USA. Sie überspannt die Golden Gate Straße, den Eingang zur San Francisco Bay, in die 16 Flüsse münden, und verbindet so San Francisco mit den nördlichen Gebieten des Marin County und dem weniger dicht besiedelten Napa- und Sonoma-Valley. Ihren Namen "Golden Gate" oder "Chrysoplae" erhielt sie um 1846 vom US-amerikanischen Entdecker, Topographical Engineers of the U.S. Army und Politiker Captain John Charles Fremont (1813-1890), den die Meeresstraße an einen Hafen in Istanbul erinnerte, der "Chrysoceras" oder "Golden Horn" genannt wurde. Übrigens, die ersten Pläne zur Überbrückung der Bucht stammen schon aus dem Jahre 1872.

Fakten zur imposanten GGB beinhaltet die folgende Brückenlegende der Golden Gate Bridge.

Die Brückenlegende der Golden Gate Bridge.

Lage: City and County of San Francisco, USA (US-CA), Nordamerika Ort: Golden Gate and Golden Gate Strait Bauherr: Golden Gate Bridge and Highway District Nutzung: Autobahnbrücke Chief Engineer: Joseph Baermann Strauss Architekt: Irving Foster Morrow Beratende Ingenieure: Leon Solomon Moisseiff, Othmar Ammann, Charles Derleth, Jr. Ingenieur vor Ort: Russel G. Cone Stahlbau Fahrbahnträger: Bethlehelm Steel Co. Stahlseilfertigung: John A. Roebling`s Sons Company Brückentyp: Echte Hängebrücke Projektkosten: 35 Mio. $ (entspricht heute etwa 1,5 Mrd.$) Bauzeit: 5. Januar 1933 – 19. April 1937, 52 Monate Eröffnung: 27. Mai 1937 (Pedestrain Day), 200.000 bis 300.000 Teilnehmer 28. Mai 1937 (Car Day), 32.300 Autos Überspannung, Länge: 1.610 m Golden Gate, 2.737 m Spannweiten, Höhe: 1.280,2 m, zweimal 343 m, 75 m MSPW Gesamtgewicht : 894.500 t, rd. 87.000 t Stahl, über 200.000 m3 Transport-Beton, ca. 220.000 l Farbe (1937) Pylone: zwei, H: 227,4 m, G: 88.000 t, 4 Pfosten, Achsenabstand: 27,43 m, Auslenkung: 15,2 cm zur Küste durch Eigengewicht und 28.500 t Kabelzug, 55,9 cm küsten-, 45,7 cm kanalwärts bei 11.500 t Last Pylonenstahl: Si-St.: Türme, Versteifungen, Träger, Bleche σN: 15,5; 22,0; 15,0; 12,0/15,6 kN/cm2, C-St: Türme, Knotenbleche, Bleche σN: 12,4; 14,4; 9,5/13,6 kN/cm2 Schwingungslimit: 8,4 m hin und her, 1,77 m auf, 3,3 m ab Hauptkabel: zwei (Ø: 927 mm), 92 Litzen je Seil, 27.572 Drähte (Ø: 4,88 mm, σzul: 56 kN/cm2) Drahtqualität: C: 0,81/0,85 %; Mn: 0,66 %; P: 0,026/0,04 %; S: 0,028/0,04 %; Si: 0,24 % Kabeldurchhang: 144,8 m (Mitte mittl. SPW) definiert Pfeilverhältnis f : 1 = 1 : 1,85 Hauptkabelanker: 4, 245.000 m3 Betonanker mit 61 dreigliedrigen Augenstabsankern Bogenbrückensegment: 97 m (stadtwärts) Fachwerksbrückenteil: 290 m (stadtwärts) Fahrbahnen, Fahrbahnbreite: sechs, 18,3 m (1937 – 1983/85); 18,9 m (1983/85) Fahrbahnhalterung: 250 Paar vertikale 4-stängige Hänger (Ø: 73 mm), Abstand rd. 15 m Fahrbahnkonstruktion: 180 mm Stahlbeton, 600 mm Längsträger, 16 mm orthotrope Stahltafel auf 747 St. 300 mm Trapezlängsrippen (neu) Fahrbahnde>

Chronik zur Entwicklung alter Stähle und Stahlbauweisen von Brücken [1].

Die nachfolgende Chronik gibt einen Überblick ab dem Jahr 1709 zur Herstellung des Eisens wie auch der ersten Stähle aus der Zeit der industriellen Revolution sowie der kapitalistischen Fabrikproduktion wie auch deren Anwendung, Prüfung und Entwicklung des technologischen Fortschritts sowie der Lieferbedingungen zur Kenntnis gebracht. Dabei sind in den historischen Abriss viele Daten, Fakten, Erläuterungen, charakteristische Ereignisse aus der Geschichte von Eisen und Stahl sowie für ihre Zeit innovative international wie auch ansehnliche deutsche Brückenbauten aus der von Dipl.-Ing. Rosemarie Helmerich (BAM) im FB 271 [1] akribisch erarbeiteten Literaturrecherche aufgenommen bzw. als Zitat daraus übernommen worden.

1709 ist das Jahr, als das erste Roheisen in einem Koks-Hochofen nach Alexander Darby (1678-1717) hergestellt wurde [63] in [1].

1735 Erste Herstellung von größeren Roheisenmengen konnte in Coalbroakdale mit verkokter Steinkohle in einem Kokshochofen durch Abraham Darby (1711-1763) erfolgen [1], [2]. Ihre „industrielle Verarbeitung wurde durch die Verbreitung der Dampfmaschinen (J. Watt 1765) möglich [44] in [1]. Mit dem Material begann auch der Fortschritt im Brückenbau. Der Zusammenhang zwischen industrieller Entwicklung von Eisen- und Stahlproduktion und Ausbildung des Brückenbaus zeigen die chronologischen Details.

1754 Walzen von Dampfkesselblechen (1,0 m x 0,5 m) in England [66] in [1].

1765 James Watt (1736-1819): Entwicklung und Verbreitung der Dampfmaschinen [45] in [1].

1779 Als erste Bogenbrücke aus Gusseisen überbrückt die Coalbroakdale (England), gebaut 1776-1779 seit dem genannten Jahr über den Severn bis heute [65] in [1].

1784 Patentierung des Puddelns (Herdfrischen) von Henry Cort (1740-1800) als Verfahren zur Herstellung von schweißbarem Eisen (Puddelstahl oder Schweißeisen), u.a. in [66] i. [1].

1790 Erstes Kaliberwalzwerk für die Weiterverarbeitung des Puddeleisens durch Cort und Panel in England in Betrieb genommen (flache Rechteckquerschnitte) [66] in [1].

1791 Erste Gusseisenbrücke auf europäischem Festland im Wörlitzer Park [ … ], vermutlich ausgeführt von der Gießhütte Mägdesprung im Harz [46]. „Nur wenig bekannt ist, dass seit 1791 im Wörlitzer Park eine 1:4 Kopie der ersten eisernen Brücke steht, die im ab 1784 vom Fürst von Anhalt-Dessau entworfenen Landschaftspark [ … ] als Fußgängerbrücke nachgebaut wurde“ [46] in [1].

1796 Erste Straßenbrücke auf dem europäischen Kontinent über das Striegauer Wasser bei Łażany, (Laasan, NS), ausgeführt von der Gießerei Malapane (pol.: Ozimek) [46] in [1].

1795-1806 Thomas Telford (1757-1834) baute den Pontcysyllte (North Wales) und den Chirk Aqueduct, die ersten Aquädukte aus Stahl, bis heute in Betrieb.

1804 Erste Dampflokomotive von Richard Trevithick (1771-1833) in Wales [44] in [1].

1818 Erstes Puddelwerk in Frankreich.

1824 Erste Eisenbahnstrecke von Stockton nach Darlington (40 km) [44] in [1].

1824 Erstes Puddelwerk in Rasselstein bei Neuwied/Deutschland [Eigentümer Familie Rémy, Freunde des aus Schottland stammenden John Cockerill (1790-1840)] [42], [46] in [1].

1830 Erste Eisenbahnschienen, T-Profil, Z-Eisen in England von George Stephenson (1781- 1848) hergestellt (Form- oder Façoneisen) [65] in [1].

1835 Erste Formeisenschienen aus dem deutschen Rasselstein für die Eisenbahnlinie Nürnberg-Fürth [42] in [1].

1845 Erste größere Gitterträgerbrücke von Telford an der Chester-Holyhead-Bahn (IE) gebaut.

1847 erste Brücke der Fa. Harkort aus Schmiedeeisen über die Wupper bei Rittershausen (Gitterträgerbrücke).

1848 Conwey-Gitter-Brücke von Robert Stephenson (1803-1859) in England.

1849 Erste H-Eisen in Frankreich, 1850 Britannia-Gitter-Röhren-Brücke aus Gittern dünnen schmiedeeisernen Platten von Stephenson [46] in [1], Spannweite 110 und 141 m. 1970 nach einem Brand ersetzt durch eine Bogenbrücke.

1851 Herstellung der ersten Doppelflanschprofilstähle durch Zorres in Frankreich [42] in [1].

1855 erste Versuche zur Herstellung von Kesselblech deutscher Produktion, bis 1870 gab es in Deutschland nur die Walzwerke Burbach im Saarland und Hörde in Dortmund [44] i. [1].

1855 Erzeugung kohlenstoffarmen Eisens n. Bessemer-V. d. Bessemer (1813-1898) [44] i. [1].

1856 Regenerativfeuerprinzip durch Friedrich Siemens patentiert [44] in [1].

1857 Weichselbrücke bei Dierschau und die Nogatbrücke bei Marienburg mit Fachwerkbalken nach Néville (Belgien) und Warren (englischer Kapitän) aus Schmiedeeisen über 6 x 121,14 m über die Weichsel und zwei Öffnungen je 92,92 m über die Nogat [46] in [1].

1857 Erste H-Profile (h = 9 Zoll) in Deutschland durch die Gesellschaft Phoenix zu Eschweiler Aue (belgisches Tochterunternehmen) gewalzt [43] in [1].

1858 Erste süddeutsche Gitterbrücke i. Kinzig b. Offenburg, 63 m, realisiert trotz vorwiegend schlechter Erfahrungen mit Gitterbrücken in GB und Einsprüchen von Theoretikern [42] in [1].

1859 Gitternetzbrücken in Köln und Kehl über den Rhein, sowie zwischen Waldshut und Straßburg aus Schmiedeeisen (CH), [45] in [1].

1859 Erste schmiedeeiserne „echte“ deutsche Fachwerkbrücke (l = 17,9m): Ilmenaubrücke in Bienenbüttel Königreich Hannover von August von Kaven [42] in [1].

1860 Rheinbrücke bei Mainz von Heinrich Gottfried Gerber (1832-1912), erstmals bezog er stoßartige Belastung in Form eines eigengewichtsunabhängigen Stoßfaktors mit ein und erprobte erfolgreich die Bolzenverbindungstechnik.

1864 Wilhelm Siemens und Pierre und Emilé Martin schmelzen Roheisen und Schrott in Herdöfen, im Herdfrischverfahren.

1864 erste Großbalkenbrücke mit Mohnié-Fachwerk und letzte mit Parallelgurten war die Altrheinbrücke Griethausen der Fa. Harkort.

1866 erste Balkenbrücke aus Stahl: Göta-Elf-Brücke auf der Strecke Stockholm-Uddewalla. In Schweden erzeugte schon sehr früh unter hohem Aufwand aus phosphorarmem Erz ein besonders kohlenstoffarmes Eisen, ein besonders hartes und zähes Material.

1868 Leek-Brücke bei Kuilenborg, Fa. Harkort, erste Halbparabelbrücke, damals größte Spannweite mit 157,3 m, erstmals wurden Teile aus Flussstahl eingefügt [46] in [1].

1871 Grundsteinlegung für die Brücke über den Tay, Freigabe nach 7 Jahren Bauzeit, erster berühmter Brückeneinsturz 12/1879, Die Windlasten hatte Brückenbauingenieur Bouch nicht berücksichtigt, u.a. [44], [46] in [1].

1873 Elbebrücke bei Dömitz von Schwedler, Häseler, Fa. Harkort (zerstört im 2. Weltkrieg, Landüberbauten stehen noch).

1876 Carolabrücke Bad Schandau mit drei Öffnungen (STW RF: 52 m, MF: 83,2 m) erbaut.

1882 Spreebrücke Berlin-Mitte, erbaut im Zuge der Ost-West Eisenbahntrasse, (Viadukte), durch Berlin.

1886 Bauschingers Versuche über die „Elastizitätsgrenze und Festigkeit des Eisens und Stahls durch Strecken und Quetschen, durch Erwärmen und Abkühlen und durch oft mal wiederholte Beanspruchung“ [65] in [1].

1890 Einweihung der ersten Kragarmbrücke aus Flusseisen über den First of Forth bei Edinburgh in Schottland.

1890 Brückenbau über Kieler Str. auf Wannseebahn-Strecke von Berlin n. Potsdam [15] in [1].

1893 Erstmals in Deutschland wurde von Mertens (Schüler Schwedlers) für die Weichselbrücke bei Fordon Flusseisen statt des bisher verwendeten Schweißeisens verwendet, und zwar je zur Hälfte Siemens-Martin-Stahl und Thomas Stahl,

1900 Fachwerkträgerherstellung für Hochbahn der Berliner U1, Inbetriebn. 02/1902 [19] i. [1].

1904 Herstellung der Vollwandträger für die Brücken über den 1906 eröffneten Teltowkanal, u.a. die Knesebeckbrücke, [17] in [1].

Chronik zur Entwicklung der Herstellung von Eisen und Stahl.

Je nach Art und Weise der Herstellung von Eisen und Stahl sind die charakteristischen Materialkennwerte, chemische Zusammensetzung, metallurgische Struktur und Eigenschaften dieser Materialien verschieden, wie die nachfolgende Chronik es anhand des in [1] ausgewählten Schrifttums [42], [43], [44], [45], [46], [65], [66], [72], [73], [74], [75]. belegt. Aus der Recherche von Rosemarie Helmerich im FB der BAM geht hervor:

„Das mit unterschiedlichen Methoden schon im Mittelalter gewonnene Roheisen weist z.B. noch einen Kohlenstoffgehalt von 3-4,5 % auf. Eine größere Menge Roheisen konnte jedoch erst mit der Einführung des ersten Kokshochofens 1709 durch Darvin im englischen Coalbroakdale in so großen Mengen gewonnen werden, dass es in den folgenden Jahren nur für eiserne Platten, zum Beispiel für die Herstellung von Dampfkesseln, nicht aber für Brücken verwendet wurde. Später, mit der Einführung der Dampfmaschine und ihrer Verbreitung nach 1769, wurde das Eisen ab 1777/ 1778 auch für das Bauen von Brücken interessant. Die Verhüttung des Erzes im Koks-Hochofen lieferte große Mengen vergießbaren, aber spröden Gusseisens.

Durch den hohen Kohlenstoffanteil ist das Roheisen hart und spröde und kann nur in Kokillen vergossen werden. Erst die Reduzierung des Kohlenstoffes auf unter etwa 1,7 % gewährleistet die Verarbeitbarkeit. Das so gewonnene, nicht merklich härtbare Material, zunächst als Schmiedeeisen bezeichnet und 1876 lt. Definition in Deutschland Schweißeisen genannt.

Die ersten Bogenbrücken des späten 18. Jahrhunderts wurden zum Teil noch aus Gusseisen hergestellt, das aus Roheisen portionsweise in Tiegeln reduziert, und danach geschmiedet wurde. Es durfte nur Druckbelastungen ausgesetzt werden.

Das Herdfrischen des Roheisens, auch Puddelverfahren, wurde 1784 von Henry Cort (1740-1800) patentiert. Mit dem Frischprozess in Flammöfen konnte die Eisenherstellung erstmals ohne Holzkohle, ohne Gebläse und ohne Tiegel durchgeführt werden. Der Verbrennungsraum des Flammofens mit der Steinkohle war vom Arbeitsherd getrennt. Der Arbeitsherdboden war mit Quarzsand bedeckt (SiO2), so dass mit den Siliziumverbindungen immer ausreichend Sauerstoff zum Oxidieren des Kohlenstoffes vorhanden war. Über eine niedrige Mauer, die Feuerbrücke, wurden die brennenden Gase über das flüssige Roheisen geführt und oxidierten die schädlichen Eisenbegleiter. So entstand schmiedbares, schweißbares und härtbares Eisen, das Puddeleisen.

Die beim Puddeln entstehende teigige Masse, die Luppen, wurde mit Zänghämmern bearbeitet, wodurch die (sauren) Schlackeanteile aus dem Rohmaterial heraus geschmiedet wurden. Wenig später, um 1790, brachte Cort zusammen mit seinem Kollegen mit Parnel eines der ersten Kaliberwalzwerke zum Einsatz. Dabei wurden die Luppen nicht nur mit Hämmern entschlackt und in Form gebracht, sondern auch mit Walzen regelrecht zusammen geschweißt. Dadurch entstand der Name Schweißeisen [66].

Der Puddelprozess wird nach 1818 durch die Einführung von Öfen mit eisernen Herdböden und Zugabe von oxidierenden Zuschlägen in das flüssige Metallbad als Nasspuddelprozess

weiterentwickelt. Die beim ursprünglichen (Trocken-) Puddeln entstehende siliziumhaltige Schlacke verhinderte das Ausscheiden des Phosphors und war damit für phosphorreiche Erze nicht verwendbar. Man bezeichnete das im Trocken- oder Nasspuddelprozess entstehende Eisen zunächst als Schmiedeisen oder Puddelstahl. Ließ sich dieser härten oder tempern, so sollte er dann ab 1876 (s.o.) entsprechend der neuen Definition als Schweißstahl bezeichnet werden.

Mit dem 1856 von Bessemer erfundenen Verfahren (Windfrischen) konnte Kohlenstoff armes und deutlich Schlacken ärmeres Eisen erzeugt werden. Der Engländer Bessemer schlug vor, das flüssige Roheisen in einer sog. Bessemer Birne mit Luft zu durchblasen, um den Kohlenstoff mit dem Sauerstoff der Luft zu oxidieren und auszublasen. Die Arbeitstemperatur war im Vergleich zum Puddelverfahren sehr hoch und blieb es während des ganzen Frischeprozesses wegen des Abbrandes von Kohlenstoff und anderer Eisenbegleiter (P, S, Mn, Si).

Der Ablauf der Eisendesoxidation konnte mit Hilfe eines Spektrometers, das das Spektrum eines jeden ausgeschiedenen Stoffes sichtbar machte, in jeder Phase kontrolliert werden. Die Chargendauer, also die Verarbeitungsdauer war mit 25 min. sehr kurz. Das kohlenstoffarme Eisen konnte wegen seiner hohen Verarbeitungstemperatur flüssig durch ein Abstichloch in Kokillen vergossen werden und wurde deshalb Flusseisen genannt.

Das Bessemer Verfahren mit zwei Konvertern (Bessemer Birnen) in derselben Zeit genauso viel gefrischtes Eisen herstellen, wie sechzig Puddelöfen [66] in [1]. Leider gelang die Abscheidung des Phosphors nicht. Wegen der hohen Temperatur des Bessemer-Verfahrens konnte man keine stabile basische Auskleidung der Bessemer Birne realisieren. Die Erze, die in Deutschland

verwendet wurden, waren jedoch stark phosphorhaltig. Man musste also zunächst phosphorarme Erze aus Spanien und Portugal zu verwenden.

Erste Versuche mit Bessemer-Eisen wurden durch die deutsche Firma Harkort in Duisburg gemacht, die 1864 den Zuschlag für die 1868 fertig gestellten Brücken der holländischen Staatsbahnen über den Rheinmündungsarm Leek bekam. Für einzelne Bauteile wurde aus Bessemer-Eisen verwendet. Die Ergebnisse für die Festigkeitsversuche lagen nur geringfügig über der des Schweißeisens. Die schlechte Qualität wurde vom porigen phosphorhaltigen Gefüge verursacht, das zur Phosphorversprödung führen kann. Infolge dessen wurde das Flusseisen zunächst nur für sekundäre Bauteile wie Quer-, Längsträger und Wind-

verbände verwendet, die Hauptträger wurden weiterhin aus Schweißeisen gefertigt, z.B. bei der Leekbrücke bei Kuilemborg in Holland [44] in [1].

Weiterentwicklung des Bessemer-Verfahrens: Der Geschichtsschreiber Thomas und der Hüttenchemiker Gilchrist kleideten 1882 die Bessemerbirne mit basischem Kalksteinfutter aus und setzten dem Erz zusätzliche basische Zuschlagstoffe zu, um das Phosphor in der Schlacke zu binden. Die gebunden Phosphate konnten nach dem Vermahlen als Düngemittel verwendet werden. Das Verfahren wurde als Thomas-Verfahren bezeichnet. Bereits 1885 baute die Gesellschaft Harkort eine Brücke aus Thomasstahl auf Sumatra. Es folgten die Weichselbrücken in Dierschau und Marienburg.

1864 s etzten Siemens und Martin dem Erz Schrott zu und erzeugten Stahl von besonderer Reinheit [46] in [1]. Etwa 130 Jahre wurde der Puddelstahl oder Schweißeisen erzeugt. Ende des 19. Jh. betrug der Anteil des Puddelstahles an der Gesamtproduktion von Stahl:

in Großbritannien: 1884 – 55 %; 1885 – 49 %;

in Deutschland: 1889 - 54 %; 1890 – 48 %;

in Frankreich: 1895 – 51 %; 1896 – 48 %;

in Belgien: 1895 – 55 %; 1896 – 46 %.

Bis 1913 fiel die Produktion von Puddelstahl/ Schweißeisen in Deutschland auf 1,3 %, Stähle für das Bauwesen waren nun unberuhigte Flussstähle.

Die Terminologie und die Bezeichnungen für Eisen und Stähle, die für Brücken und Hochbauten verwendet wurden, haben sich im Laufe der Jahrzehnte oft verändert und sind uneinheitlich verwendet worden.

1876 wurde anlässlich der Weltausstellung in Philadelphia versucht einheitliche Begriffe für Eisen und Stahl entsprechend ihrer Verarbeitbarkeit und ihrer Eigenschaften zu definieren. Materialien mit höherer Festigkeit sollten als Stahl und die niedrigerer Festigkeit als Eisen bezeichnet werden. Dieser Versuch setzte sich nicht durch [65] [1]. Hier werden die am häufigsten verwendeten Bezeichnungen aufgelistet und kurz erläutert. Die Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Aufgelistet wurden nur Eisen und Stähle, die in Bauwerken Verwendung fanden. Qualitätsangaben zu den alten Materialien wurden im Verlauf der Jahre weiterentwickelt und ergänzt. U.U. wurde ein Material zu verschiedenen Zeitpunkten und von verschiedenen Autoren in verschieden Literaturquellen unterschiedlich benannt:

Vor 1800: Gusseisen mit weniger als 0,1 % Kohlenstoff war gut schmiedbar und wegen seines hohen Schlackengehaltes (bis über 2 %) sehr gut feuer-schweißbar, denn die saure Schlacke wirkte als natürliches Schweißpulver [44] [1]. Im Tiegelofen oder durch Umschmelzen veredelter Schweißstahl (nicht Schweißeisen, sondern so genanntes Renn- oder Frischfeuereisen) hatte einen Kohlenstoffanteil von zwischen 0,5 und 1,0 %. Der im Puddelofen nach 1784 erzeugte weiche Puddelstahl / Schweißeisen entspricht in der Zugfestigkeit ungefähr einem St 34. Bei der Massenerzeugung schwankte die Güte des Puddelstahls. Großplattiges Schweißeisen / Puddelstahl wies mehr Herstellungsfehler und Einschlüsse auf als schmales Bandeisen (Gerber bei der Rheinbrücke Mainz) [44] in [1]. Nach Bach hatte Schweißeisen mit 2.000.000 kg/cm2 einen geringeren E-Modul als Flussstahl oder Flusseisen, der jedoch etwas über den heute an Schweißeisen ermittelten Werten liegt.

1868 Sehniges Eisen muss im Querbruche eine hellgraue Farbe und nur sehr matten Glanz, im Längsbruche, d.h. wenn man auf die Langseite der abgerissenen Fasern sieht, einen silberfarbig hellen Glanz und feinen glatten Faden zeigen. [43] in [1].

1968 Feinkorneisen bildet sowohl hinsichtlich Zusammensetzung, als auch seiner äußeren Eigenschaften die Zwischenstufe zwischen sehnigem Eisen und Puddelstahl. Es ist härter und fester als jenes, aber weniger zähe. Der Bruch hat dasselbe Aussehen, wie beim Puddelstahl, er muss nämlich ein silberhell glänzendes, feines und gleichmäßiges Korn zeigen. Es unterscheidet sich das Feinkorneisen dadurch vom Stahl, dass es sich nicht härten lässt [43] [1].

1868 Puddelstahl hat also, wie aus Obigem folgt, im Bruche ein silberhell glänzendes und gleichmäßiges Korn, welches feiner ist, als beim Feinkorneisen. Wie aller Stahl lässt er sich härten [43] [1].

1868 Gussstahl wurde in größeren Qualitäten wohl meist durch das Bessemer-Verfahren aus sehr reinem Roheisen hergestellt; im Bruche übertrifft er den Puddelstahl an Feinheit und Gleichmäßigkeit des Korns. Zu Brücken-Konstruktionen bestimmter Stahl muss möglichst biegsam und zähe sein, muss also dem Schmiedeeisen näher stehen als Werkzeugstahl, bei dem es vorzüglich auf Härte ankommt [43] [1].

1886 Für frühes Flusseisen, hergestellt nach dem Bessemer-Verfahren, wurde nach Carl von Bach (1847-1931) 1896 ein E-Modul von 2 150 000 kg/cm2 angegeben. (Der E-Modul für heutige moderne Stähle beträgt 21 000 kN/cm2). Die folgenden Bezeichnungen mit dem Versuch einer systematischen Ordnung wurden 1904, 1908 im sächsischen Raum von Schöler veröffentlicht [40] in [1].

1908 Roheisen: Roheisen wird in graues und weißes Roheisen unterteilt. Das weiße Roheisen enthält mehr als 2,3 % Kohlenstoff als gelösten Bestandteil. Es ist hart und spröde und wird nur als Zwischenprodukt zur Umwandlung in andere Eisensorten hergestellt.

1908 Gussstahl: Im grauen Roheisen ist der Kohlenstoff teilweise als Graphit ausgeschieden, der auch die graue Färbung hervorruft. Das graue Roheisen ist weich und zähe und demzufolge geeignet zur Herstellung von Gussstahl.

1908 Schweißeisen wurde als das im teigigen Zustand hergestellte schmied- und schweißbare, aber nicht merklich härtbare Eisen bezeichnet. Mit Schweißen ist hier der Prozess des Zusammenwalzens von paketierten Schichten heißer Luppen in Walzensystemen gemeint und nicht das Schweißen im Sinne von Fügen, das erst um 1925 eingeführt wurde [40] in [1].

1908 Flusseisen war schmiedbares, aber nicht merklich härtbares, im flüssigen Zustand gewonnenes Eisen [40]. Das Flusseisen von 1908 ist hier dem Schweißeisen schon an Festigkeit und Dehnbarkeit bedeutend überlegen. Noch in den 1890ziger Jahren stand man ihm skeptisch gegenüber, weil es die Bearbeitung im kalten und warmen Zustand nicht so gut vertrug. Namentlich glaubte man, dass die Nietverbindungen der Stabanschlüsse an den Knotenpunkten sich nicht für das Flusseisen eigneten und redete der amerikanischen Gelenkbolzenmethode das Wort. [40] [1]. Durch die Vervollkommnung der Herstellung hat das Flusseisen das Schweißeisen 1908 schon vollständig aus dem Brückenbau verdrängt. Je nach Herstellungsverfahren und Ofenausmauerung bzw. Zusätzen bezeichnete man das Flusseisen als:

- Bessemer-Flusseisen,

- Thomas-Flusseisen,

- saures Martin-Flusseisen,

- basisches Martin-Flusseisen.

1908 Schweißstahl ist das im teigigen Zustand gewonnene schmied- und schweißbare, merklich härtbare Material.

1908 Flussstahl ist ein im flüssigen Zustand gewonnenes und weiterverarbeitetes schmiedbares und merklich härtbares Material; je nach dem Herstellungsverfahren ist dasselbe besonders zu bezeichnen als:

- Bessemer Flussstahl,

- Thomas Flussstahl,

- Saurer Martin-Flussstahl,

- Basischer Martin-Flussstahl,

- Tiegel-Flussstahl,

- Nickel-Flussstahl,

- Chrom-Flussstahl.

1908 Roheisenguss (Gusseisen) ist ein aus Roheisen in fertiger Form durch Guss hergestelltes nicht schmiedbares Erzeugnis. Eisengussstücke, welche durch Gießen in Metallformen an der Oberfläche besonders hart gemacht werden, sind als Hartguss zu bezeichnen. Sind Eisenstücke nachträglich schmiedbar gemacht worden, so ist die Bezeichnung „schmiedbarer Eisenguss“.

1908 Flusseisenguss: ist das aus Flusseisen in fertiger Form durch Guss hergestellte Erzeugnis. Je nach Herstellungsart des Flusseisens ist zu unterscheiden:

- Bessemer Flusseisenguss,

- Thomas-Flusseisenguss,

- Saurer Martin-Flusseisenguss,

- Basischer Flusseisenguss.

Der Deutsch Verband für Materialprüfung in der Technik legte 1906 folgende Klassierung fest [65] in [1]:

- Flussstahl: Werkstoffe mit einer Zugfestigkeit > 50 kg/mm2

- Schweißstahl: Werkstoffe mit einer Zugfestigkeit > 42 kg/mm2

- Schweißeisen und Flusseisen: alle Festigkeiten darunter.

Erst 1925 legte die Obmännerversammlung des Werkstoffausschusses in Deutschland fest, dass jedes Material, das in teigigem Zustand gewonnen wurde, als Schweiß- oder Puddelstahl bezeichnet werden sollte und alles in flüssigem Zustand gewonnene Material Flussstahl ist. Ohne Nachbehandlung schmiedbares Eisen sollte als Stahl bezeichnet werden.

Die internationale Bezeichnung war bis in die 1930iger Jahre, nicht zuletzt aus Konkurrenzgründen, nicht einheitlich. Deutsches Flusseisen sollte nicht gleichwertig dem französischen Acier doux und dem englischen soft low carbon steel sein [65] [1].

1862 Entwicklung der Lieferbedingungen und zul. Spannungen des Eisens nimmt sich das Berliner Eisenbahncommissariat an.

1871 wurde die Berliner Bauordnung mit Anforderungen an Gussstützen aufgestellt und 1887 übernahm der Berliner Polizeipräsident die Anforderungen. Angaben zu Materialien wurden ab 1889 im deutschsprachigen Raum von den Lieferanten, den Deutschen Hüttenleuten veranlasst. Teilweise werden auch hier die Formulierungen aus der Originalliteratur gewählt, um damit den Wandel in der technischen Ausdrucksweise zu dokumentieren. Ausgehend von den Betreibern, vor allem von den regionalen Eisenbahnverwaltungen entstanden um 1908 die Anforderungen an die zulässigen Spannungen im Bauwerk. Deutlich wird auch, dass im 19. Jh. für die Be- und Entlastungen während der Zugüberfahrten lediglich das Gewicht der damals sehr schweren Lokomotiven angesetzt wurde. Nur hohen Sicherheitsmargen, angesetzt häufig nur aus Unsicherheit der Ingenieure, ist es zu verdanken, dass viele Brücken heute noch genutzt werden können. Materialermüdung durch zyklische Belastung ist bei Nietkonstruktionen noch nicht berücksichtigt worden. Einheitliche Berechnungsregeln gab es bis ins späte 19. Jh. ebenfalls noch nicht, so dass der Nachweis für Brückenbauwerke und die daraus abgeleiteten Lieferverträge nicht nach einheitlicher Vorgehensweise, sondern aus der Berechnung für das Einzelobjekt erbracht wurde. Bis dahin verfügten in der Regel nur die einzelnen regionalen Eisenbahnverwaltungen über eigene Grenzwerte, die hier wegen ihres Umfangs und ihrer regionalen Bedeutung nicht im Einzelnen erfasst sind.

Die nachfolgende Auflistung enthält wesentliche Schritte der Entwicklung von Prüfungen, Vorschriften und Lieferbedingungen:

1841 Güteprüfung von Stabeisen nach Carl Johann Bernhard Karsten (1782-1853) [44] in [1].

1851 Gründung der Zeitschrift für das Bauwesen.

1862 Empfehlung des Berliner Eisenbahn Commissriats [52] in [1]: Die Annahme von

100 Ctr/Quadratzoll ~ 73,1 N/mm2

(Zentner pro Quadratzoll) als Längsspannung hat bei verschiedenen Eisenbahngesellschaften zu irgendwelchen Bedenken keinen Anlass gegeben”. Man bemühte sich zu der Zeit um einen einheitlichen Sicherheitsfaktor, oft wurde in Preußen mit Rücksicht auf die Stoßbelastung eine zulässige Spannung von nur

50 Ctr/Quadratzoll = 36,6 N/mm2

zugrunde gelegt. 100 Ctr/Quadratzoll = 73,1 N/mm2 ist etwa die Hälfte der Elastizitätsgrenze des damals verfügbaren Schweißeisens. Für die Hammer Brücke (1869) wurde für die stärker auf Stoß beanspruchten Nebenträger

80 Ctr/Quadratzoll = 58,5 N/mm2

zugelassen.

1868 Das Eisen sollte vor seiner Verwendung sorgfältig geprüft werden; man pflegt hierfür ein bestimmtes Zerreißungsgewicht pro Quadratzoll festzusetzen und untersucht dann später bei wichtigen Konstruktionen jedes Stück durch eine unter der Elastizitätsgrenze stehende Belastung und beachtet die Verlängerung; nach Wegnahme der Last muss dann die ursprüngliche Länge wieder vorhanden sein [43] in [1]. Brunel (England) vermutete die ermittelte Festigkeit je nach Kaliber (Abmessungen) verschieden:

Durchmesser 1 ½ Zoll: 23 to /Quadratzoll, engl.

Durchmesser 1 Zoll: 52 to /Quadratzoll, engl.

Durchmesser 3/4 Zoll: 27 to /Quadratzoll, engl.

Durchmesser 3/8 Zoll: 32 to /Quadratzoll, engl.

In allen Fällen untersuchte man durch Besichtigung, Anschlagen mit dem Hammer etc. jedes Stück sorgfältig vor der Verwendung und macht den Fabrikanten und dieser wieder das Eisenwerk verantwortlich. Indessen ist die Kontrolle nach dem äußeren Ansehen immer nur mangelhaft, am besten ist die Überwachung der Fabrikation auf dem Eisenwerk, wo man sich durch Brechen der Abfallenden auch immer leicht von der guten Qualität überzeugen kann.

1873 Elbebrücke Dömitz, gebaut von 1871/73 von Johann Wilhelm Schwedler (1823-1894): zulässige Spannung des Schweißeisens: 10 000 Pfd./sq in = 73,3 N/mm2, was die Hälfte der Elastizitätsgrenze des Schweißeisens darstellte.

Chronik zur Entwicklung der Herstellung von Eisen und Stahl.

1876 Aufnahme der Festigkeitsvorschrift nach August Wöhler (1819-1914) in die Lieferbedingungen der preußischen Eisenbahnverwaltungen [44] in [1].

1895 gründete Ludwig von Tetmajer (1850-1905) in der Schweiz den Internationalen Verband für Materialprüfung der Technik.

1889 wurden veranlasst von Tetmajer in der Schweiz die ersten Normalbedingungen für die Lieferung von Eisenkonstruktionen für Schweißeisen und Gussstahl ins Leben gerufen.

1889 Vorschriften für die Lieferung von Eisen und Stahl, aufgestellt vom VDEh vom 17.03.1889, [37] in [1], abgeändert im Februar 1893, übereinstimmend mit: 1. Den Besonderen Vertragsbedingungen für die Anfertigung, Lieferung und Aufstellung von größeren zusammengesetzten Eisenkonstruktionen vom 25.11.1891 [38] in [1], 2. Den Normalbedingungen für die Lieferung von Eisenkonstruktionen für Brücken- und Hochbau aufgestellt vom Verbande deutscher Architekten und Ingenieurvereine v. 1886, ergänzt durch die Lieferbedingungen für Flusseisen 1893 [39] in [1], 3. Den Abgeänderten Würzburger Normen vom 25.06.1881, angenommen von dem Internationalen Verbande der DampfkesselÜberwachungsvereine und abgeändert von diesem am 27.6.1895 zu Kiel.

1892 wurden dort die Werte für Flusseisen ergänzt:

- Zugfestigkeit: 37-45 kg/mm2 - Bruchdehnung: mind. 20% - Tetmajerscher Festigkeitsquotient: σ x ε > 800 (für wichtige Konstruktionen > 900)

1892 Ergänzung der Materialangaben der Normalbedingungen des Vereins deutscher Hüttenleute (VdH) durch weiches Flusseisen.

1892 Grundsätzliche Bestimmungen für Lieferung u. Aufstellung eiserner Brücken. Wien [72] in [1].

1892 Normalbedingungen für die Lieferung von Eisenkonstruktionen für den Brücken- und Hochbau auf der Basis der Vorschrift von 1889 des Vereins deutscher Hüttenleute.

1893 Zulässige Materialbeanspruchungen der kgl.-sächsischen Staatseisenbahnen festgelegt.

1903 Im Erlass betreffend Vorschriften für das Entwerfen der Brücken mit eisernem Überbau auf den preußischen Staatsbahnen richten sich die zulässigen Beanspruchungen nach der Spannweite der Bauteile, [73] in [1].

1908 Gottwalt Schaper nennt die an die Materialien der eisernen Brücken zu stellenden Anforderungen, in [41] in [1].

1910 In [77] in [1] sind die zulässigen Beanspruchungen vom Minister für Volkswohlfahrt bekannt gegeben worden. Die Wiederverwendung von alten Stählen ist nach vorgeschriebenen Prüfungen zulässig. Schweißeisen darf mit Abschlägen von 10 % verwendet werden.

1919 Akademischer Verein Hütte e.V., Hütte, Angabe der zulässigen Spannungen für Fluss- eisen in Abhängigkeit vom Bauteil, von Stützweiten und von Beanspruchung [74] in [1].

1920 Zentralblatt der Bauverwaltung v. 28.01.1920: Die zulässigen Spannungen wurden je nach Anwendungsfall entsprechend Bauteil, Stützweite, Beanspruchung unterschiedlich festgelegt. [ … ] Die zulässigen Spannungen für die Bemessungswerte von Schweißeisen sollen jeweils um 10 % ermäßigt werden. Für altes und wiederverwendetes ist die Beanspruchung je nach seiner Beschaffenheit herabzusetzen [54] in [1].

1921 DIN 1000: 1. Ausgabe der Normalbedingungen für Lieferung von Eisenbauwerken [75] in [1].

1922 Für Brückenberechnungen der Deutschen Reichsbahnen gelten die Vorschriften für Eisenbauwerke, Grundlagen für das Entwerfen und Berechnen eiserner Eisenbahnbrücken nach der amtlichen Ausgabe 1922 und den Nachträgen des Reichsverkehrsministers vom 28. März 1923 und 21. August 1923. [33] in [1].

Flusseisen:

Streckgrenze σs = 2400 kg/cm2 LF H σzul = 1400 kg/cm2 LF HZ σzul = 1600 kg/cm2

Flussstahl:

Streckgrenze σs = 3800 kg/cm2 LF H σzul = 2200 kg/cm2 LF HZ σzul = 2500 kg/cm2 Scherspannung τzul = 0,8 σs

1925 Erste Ausgabe der deutschen DIN 1612 mit der Definition der Festigkeitskennwerte für die üblichen Baustahlqualitäten:

min. σ max. σ ε

kg/cm2 kg/cm2 %

St 37 3700 4500 25

St 34 3400 4200 30

St 42 4200 5000 24

St 44 4400 5200 24

Im gleichen Jahr wurden außer den Festlegungen in der Werkstoffnorm DIN 1612 auch die zulässigen Spannungen für St 37 und St 48 im Hochbau (HB) und am 25.02.1925 im Verantwortungsbereich der Deutschen Reichsbahn für den Brückenbau (BB), abhängig von der Beanspruchungsart, in Kraft gesetzt.

zul. σ (HB) zul. σ (BB) kg/cm2 kg/cm2

St 37 (Biegung und Zug) 1200 1000

St 37 (Schub) 1560 1120

St 48 (Biegung und Zug) 1400 1820

St 48 (Schub) 1300 1456

Basisliteratur:

[1] Helmerich, R. (2005): Alte Stähle und Stahlkonstruktionen, Materialuntersuchungen, Ermüdungsversuche ab an originalen Brückenträgern und Messungen von 1990 bis 2003. Forschungsbericht 271. Berlin: Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM). http://www.bam.de/de/service/publikationen/publikationen_medien/fb271_vt.pdf.

Originalquellennummer aus [1]:

[17] Helmerich, R., Brandes, K. (1994): Ermüdungsversuche an genieteten Querträgern aus der Knesebeckbrücke über den Teltowkanal (Baujahr 1904), BAM-interne Versuchsdokumentation, unveröffentlicht. [19] Helmerich, R., Brandes, K. (2002): Ermüdungsversuche an Fachwerkträgern der Berliner U-Bahnlinie U1 unter Einbeziehung zerstörungsfreier Prüfmethoden zur Rißdetektierung bei der Begutachtung alter Stahlbrücken. Stahlbau 71 (2002), H. 11. S. 789/97. [33] Brandes, K.; Berner, K.; Helmerich, R.; Limberger, E. (1996): Der Beitrag von Dehnungsmessungen zur Bewertung älterer Stahlbrücken. GESA-Symposium. Berlin. [37] Geissler, K.; Quoos, V.; Sedlacek, G.; Hensen, W. (2000): Zum Restnutzungsnachweis für stählerne Eisenbahnbrücken. Stahlbau 69 (2000), H. 1. S. 10/24. [38] Lindner, J.: Der Einfluss von Eigenspannungen auf die Traglast von I-Trägern, Stahlbau 2 u. 3/1974. [39] Vianello, L.; Stumpf, C. (1912): Der Eisenbau. München: R. Oldenbourg. [40] Schöler, R. (1900, 1904): Eisenkonstruktionen des Hochbaus. L: Bernhard Friedrich Voigt. [41] Schaper, G. (1908, 1911, 2013*)): Eiserne Brücken. Ein Lehr- und Nachschlagebuch für Studierende, Konstrukteure. Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn. *) Barsinghausen: Unikum. [42] Trautz, M. (1991): Eiserne Brücken im 19. Jh. in Deutschland. Düsseldorf: Werner-Verlag. [43] Keck, W. (1868): Über das zu Brückenkonstruktionen verwendete Schmiedeeisen, Blech und Faconeisen. Hannover: Schmorl und von Seefeld. [44] Ruske, W. (1971): 100 Jahre Materialprüfung in Berlin : ein Beitrag zur Technikgeschichte. Verfasst von Walter Ruske. Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM). Berlin: BAM. [45] Stiglat, K. (1997): Brücken am Weg, Frühe Brücken aus Eisen und Beton in Deutschland und Frankreich, Ernst & Sohn. [46] Erler, U.; Schmiedel, H.(1988): Brücken. Leipzig: VEB Fachbuchverlag Leipzig. [52] Die Prüfung der Brücken mit eisernem Überbau auf den preußischen Eisenbahnen. Zeitschrift für das Bauwesen 12 (1862), H. 12-13. Sp. 45/64. [54] Zentralblatt der Bauverwaltung v. 28.01.1920 [65] Werner, F., Seidel, J. (1992): Der Eisenbau. Vom Werdegang einer Bauweise. Berlin: Verlag für das Bauwesen. [66] Paulinyi, A. (1987): Das Puddeln. Ein Kapitel aus der Geschichte des Eisens, München: Oldenbourg. [72] o.A. Grundsätzliche Bestimmungen für die Lieferung und Aufstellung eiserner Brücken. Wien. 1892.Zeitschrift der Vereines Deutscher Ingenieure 37 (1893), S. 945/. [73] Erlass betreffend Vorschriften für das Entwerfen der Brücken mit eisernem Überbau auf den preuß. Staatsbahnen. Preuß. Ministerium der öffentlichen Arbeit. B: 20.06.1903. [74] Ak. (1919): Hütte. Des Ingenieurs Taschenbuch. Band III. Akademischer Verein Hütte e.V. Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn. [75] Liste der DIN-Normen. DIN 1000 : Normalbedingungen für die Lieferung von Eisenbauwerken. DIN. Deutsches Institut für Normung e.V. S. 235. [77] Erlass des preußischen Ministers der öffentlichen Arbeiten: Bestimmungen über die bei Hochbauten anzunehmenden Belastungen und die Beanspruchungen der Baustoffe. 31. Januar 1910. v. Breitenbach. Zentralblatt der Bauverwaltung 1910., Nr. 16. S. 101/110..

Auswahl der bedeutendsten, imposantesten und schönsten Brücken.

Der Abschnitt erwähnt Brücken aus der Antike, dem Mittelalter, der Renaissance und Neuzeit, dabei handelt es sich bei ihrer, Auswahl bewusst um eine nicht komplette Zusammenstellung, da mit der Auslese gezielt ein breites Bild über die stetige Brückenbauevolution geben werden soll.

Bogenbrücken.

Die Brücke von Alcántara.

Die Brücke von Alcántara1) ist eine römische Steinbogenbrücke in Spanien, die direkt bei dem gleichnamigen Ort in der Extremadura (ca. 5 km) vor der portugiesischen Grenze den Fluss Tajo überspannt. Sie gilt als das bedeutendste erhaltene römische Brückenbauwerk [1] bis [6].

Thesen zur Brücke von Alcántara:

- „Die Alcántara-Brücke ist aus Stein und wurde vor 1900 Jahren von den Römern gebaut. Sie wird heute noch benutzt.

- Die Vielbogenbrücke hat eine Länge von 194 m und reicht 71 m hoch über den Fluss.

- Seitdem die Brücke besteht, ist sie mehrfach durch Kriege zerstört worden. Sie ist dabei nicht zusammengebrochen; Beweis für die Baukünste der Römer“ [1].

Fakten: Nutzung: Straßenbrücke Überführt: Straße v. Norba (Cáceres, ES) n. Conimbriga (Condeixa-a-Velha, PT) Querung von: Rio Tajo (span.), Rio Tejo (port.) Ort: Alcántara (Spanien), 5 km vor der Grenze zu Portugal Konstruktion: Bogenbrücke mit symmetrischen Gewölben und fünf Pfeilern Fahrbahn: etwa 50 m (48 m [2]) über Normalwasserspiegel des Tajo Baustoff: Sockel: Granit Gesamtlänge: 194 m Breite: 8 m, Straßenbreite: 6,7 m Öffnungen: sechs mit unterschiedlich weiter Breite Spannweiten: lt. Gazzola: 18,5–24,3-28,5-27,3-24,3 und 18,5 m Lichte Weite: mittleres, weitestes Paar: 28,6 m und 27,2 m [1] Pfeilermaße: Sockel von 12,2 m Breite und 8,30 m Dicke Höhe: 71 m Bauzeit: 104 [5], 105 [3, 6] bis 106 AD [4, 5] Planer, Leiter: röm. Architekt Gaius Iulius Lacer, z.Z. des Kaisers Trajan. Besonderheiten:

- Mittig ziert die Brücke ein 14 m hoher Ehrenbogen für den röm. Kaiser Marcus Ulpius Traianus [Trajan (53-117)], der Regent des Römischen Reiches von 98 bis 117 war. Gebaut ist die Brücke nach dem röm. Quaderbau - mörtelfrei, dem opus quadratum, wobei Steine, meist an einigen Stellen, in Pfeilern unten, mit Metallklammern verbunden wurden. Die Brücke wie auch der Triumpfbogen zeugen von der außergewöhnlichen Qualität römischer Baukunst“ [3].

- 1214: Mauren zerstören sie teilweise. 1543: Carlos I., 1778: Carlos III. Aufbau n. Kriegsschäden. 1809: Napol. Kriege - Bogenzerstörung. 1858/69 Aufbau [5].

Kintai-Brücke.

Die Kintai Bridge ist eine historische Holz-Bogenbrücke, in der Stadt Iwakuni der Präfektur Yamaguchi (JP). Sie wurde 1673 auf Veranlassung von Yoshikawa Hiroyoshi, des dritten Iwakuni-Daimyo1), erbaut und überspannt den Fluss Nishiki mit fünf Holzbögen [1] bis [3].

Thesen zur Kintai-Brücke :

- „Die Kintai Bridge ist eine der drei bekanntesten Brücken in Japan (die anderen sind Nihonbashi-Brücke in Tokio und die Meganebashi in Nagasaki) und eine der Hauptattraktionen für Touristen. Die ursprüngliche Brücke wurde im 17. Jahrhundert im Auftrag von Yoshikawa Hiroyoshi, dem dritten Baron von Iwakuni, gebaut.

- Die beeindruckende und anziehende Brücke hat eine Gesamtlänge von 195,7 m und ihre fünf Holzbögen haben eine Spanne von 35 m.

- Die elegante Form der Brücke war die Inspiration für ihren Namen – Kintai bedeutet 'Goldene Brokatschärpe'; ihre Form erinnert an die traditionelle Schärpe, die mit dem Kimono getragen wird“ [1].

Fakten: Nutzung: Fußgängerbrücke Anderer Name: Kintaikyo [3] Überquert: Nishiki Fluss Ort: Iwakuni, Präfektur Yamaguchi, Japan Konstruktion: Bogenbrücke Baustoffe:

- Pfeiler - Stein

- Bögen - Holz Verarbeitung: ohne Nägeln, nur Metallriemen und Klammern Gesamtlänge: 195,7 m Breite: 5 m Höhe: 6,6 m Anzahl Pfeiler: vier Anzahl Öffnungen: fünf Feldweiten: 34,8 m – 3 x 35,1 m – 34,8 m Fertigstellung: 1673 Chronologie: 1674 – zwei Pfeiler werden bei Hochwasser weggeschwemmt und wieder aufgebaut. 1950 – Die Brücke wird durch Hochwasser als als Folge des Taifuns Kezia zerstört. 1953 – Brückenwiederaufbau mit besserer Kolksicherung und Betonkernpfeilern. 2004 – umfangreiche Brückensanierung 2021 - erneuter Sicherheitstest ist geplant Besonderheiten:

- Da die Kintai Bridge für die Samurai-Viertel des Schlosses in Iwakuni gebaut war, durfte diese von einfachen Bürgern bis zum Ende der Edo-Zeit 1868 nicht genutzt werden. Vorbehalten war sie eigens nur für Samurai-Krieger. Nachfolgend benutzten sie sowohl die obere Klasse wie auch Normalsterbliche.

Arlington-Memorial-Brücke.

Die Arlington Memorial Bridge befindet sich in Washington, D.C. (USA), wo sie den Potomac überquert, das Lincoln Memorial mit Columbia Island verbindet. Der Entwurf stammt vom US-amerikanischen Architekten John L. Nagle, die Architektur von der Architektenpartnerschaft McKim, Mead and White1) [1] bis [3].

Thesen zur Arlington Memorial Brücke :

- „Die Arlington-Memorial-Brücke ist eine niedrige Mehrbogen-Brücke. Sie wurde so konstruiert, um die neoklassizistische Architektur der Hauptstadt der Vereinigten Staaten hervorzuheben. Sie stellt eine symbolische Verbindung zwischen dem 'Norden' und dem 'Süden' einer Nation her, die einmal durch den Bürgerkrieg gespalten war.

- Die Brücke überspannt nicht nur den Potomac, der im Krieg eine Grenze bildete. Sie ist außerdem, so wie das Lincoln Memorial und das Arlington House – das Zuhause von Robert E. Lee2) – ausgerichtet.

- Diese schöne steinverkleidete Brücke ist 659 m lang und hat eine 27 m breite Tragfläche auf jeder Seite zwischen den Geländern“ [1].

Fakten: Nutzung: Straßenverkehr, Fußgänger, Fahr- u. Geh-Spuren: sechs und zwei Durchquert: Potomac River Verbindet: Norden und Süden, von Washington und Virginia und Lincoln Memorial und Columbia Island. Ort: Hauptstadt der Vereinigten Staaten - Washington Konstruktion: Bogenbrücke, Klappbrücke, Wippbrücke; exakt: im Zentrum der Brücke eingefügt ist ein 66 m langer und 2.722 t schwerer Stahl- Klappbalken. Er gilt als längster, schwerster, schnellster der Welt. Bogenzahl: neun mit 1,8 m hohen Schlussstein und beidseitige segmentale Bogenelemente für Durchfahrtsstraßen Pfeilerdi>' Kunst des Krieges ' – mit den Einzelstatuen ' Opfer ' und ' Valor ' .

The Iron Bridge.

Die Iron Bridge ist die erste gusseiserne Bogenbrücke der Welt. Sie überspannt seit 1779 den Severn beim nach der Brücke genannten Ort Ironbridge1) nahe Coalbrookdale in der Grafschaft Shropshire in den West Midlands und im Herzen des Flusstals Ironbridge Gorge (GB) [1-5]. Entworfen hatte sie der englische Architekt Thomas Farnolls Pritchard (1723-1777). Die 1736 Gussteile (472 Haupttele und 1264 Verkleidungsteile) stellte der englische Eisenhüttenmann und Quäker Abraham Darby III (1750-1791), ein Pionier der Industriellen Revolution, her [1] - [8].

Thesen zur The Iron Bridge :

- „Die Iron-Brücke war die erste Brücke dieser Größe auf der Welt, die aus Gußeisen konstruiert wurde.
- Die Brücke hat eine Gesamtlänge von 61 m bei einer Weite von 30,5 m und Höhe von 18 m über dem Fluss.
- Inzwischen ist die Iron-Brücke Teil des UNESCO-Kulturerbes. Sie ist ein Bauwerk ersten Ranges und ein denkmalgeschütztes Monument“ [4].
Fakten: ursprünglicher Name: Coalbrookdale Bridge Nutzung: Fußgängerbrücke, Straßenbrücke bis 1934 Ort: Coalbrookdale, GB Konstruktion: Bogenbrücke Anzahl der Bögen: 5 zu je 6 t Gesamtmasse: 378 t [3] (386 [4]) Gusseisen Teilegesamtzahl: 1.736 Gussteile: Konstruktionsteile: 482, Geländer- und Verkleidungsteile: 1.254 Gesamtlänge: 60 m Baubeginn: 1775 Fertigstellung: 2. Juli 1779: 1. Bogen, Brü>

Karlsbrücke.

Die Karlsbrücke ist eine im 14. Jahrhundert errichtete, steinerne gotische wie auch dazu eine historisch bedeutsame Brücke über die Moldau in Prag, die die Altstadt mit der Kleinseite verbindet. Sie ist die älteste erhaltene Brücke1) über den Fluss Moldau und eine der ältesten Steinbrücken Europas. Die Brücke erhielt ihren heutigen Namen erst im Jahr 1870. Zuvor war sie als Steinbrücke bzw. Steinerne Brücke (Kamenný most) oder Pragbrücke bekannt. Sie gilt als Wahrzeichen der Stadt Prag, der Hauptstadt wie auch zugleich bevölkerungsreichsten Gemeinde der Tschechischen Republik (CZ), und gehört mit ihren 30 Heiligenstatuen zu den nationalen Kulturdenkmalen von Tschechien. Über sie führte der Krönungsweg der böhmischen Könige. Beiderseits der Brücke steht ein Turm. Auf der Altstadtseite der Staroměstská věž (Altstädter Brückenturm) und auf der Kleinseite der Malostranská věž (Kleinseitner Brückenturm), die für einen schönen Ausblick auf Prag und die Brücke von oben bestiegen werden können [1] – [7].

Thesen zur Karlsbrücke :

- „Die historische Karlsbrücke, datiert aus dem 14. Jahrhundert, wurde nach König Karl IV.2) benannt, dem elften König Böhmens und des Heiligen Römischen Reiches, während dessen Regierung der Bau begann.
- Die sechzehnbögige Steinbrücke ist 516 m lang, die Breite variiert zwischen 16,6 und 23,4 m.
- Eiswachen sind flussaufwärts auf jedem Brückenpfeiler platziert, um sie in den Wintermonaten zu schützen; allerdings ist die Brücke mehrmals von extremen Fluten beschädigt worden“ [1].
Fakten: Offizieller Name: Karlův most (bis 1870: Prager Brücke genannt) Nutzung: Fußgänger und Sonderfahrzeuge Konstruktion: steinerne Bogenbrücke Anzahl der Bögen: 16 Gesamtlänge: circa 516 m bzw. 520 m [2] Breite: 10 m Längste Stützweiten: zwischen 16,62 m und 23,38 m Höhe: 13 m Durchfahrtshöhe: 4,30 m Baubeginn: 1357 Fertigstellung: 1380 [4], 1503 (?) Besonderheiten [6]:
- Die Karlsbrücke über die Moldau „gehörte zu den berühmtesten Bauten des mittelalterlichen Europa und bildet mit ihren 30 Heiligenstatuen noch eine der Hauptattraktionen der Goldenen Stadt [2].
- seit 1883 fuhren Pferdebahnen, Anfang 20. Jh. elektrische Trams darüber.

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